化工热力学复习题

第二章四、计算题1. 在常压和0下，冰的熔化热是334.4Jg-1，水和冰的质量体积分别是1.000和1.091cm3 g-1，且0时水的饱和蒸汽压和汽化潜热分别为610.62Pa和2508Jg-1，请由此估计水的三相点数据。解：在温度范围不大的区域内，汽化曲线和熔化曲线均可以作为直线处理。对于熔化曲线，已知曲线上的一点是273.15K，101325Pa；并能计算其斜率是PaK-1熔化曲线方程是对于汽化曲线，也已知曲线上的一点是273.15K，610.62Pa；也能计算其斜率是 PaK-1汽化曲线方程是解两直线的交点，得三相点的数据是：Pa，K2. 试由饱和蒸汽压方程（见附录A-2），在合适的假设下估算水在25时的汽化焓。解：由Antoine方程查附录C-2得水和Antoine常数是故Jmol-1六、证明题1. 由式2-29知，流体的Boyle曲线是关于的点的轨迹。证明vdW流体的Boyle曲线是证明：由vdW方程得整理得Boyle曲线第三章3 试由饱和液体水的性质估算(a)100，2.5MPa和(b)100，20MPa下水的焓和熵，已知100下水的有关性质如下MPa，Jg-1，J g-1K-1, cm3 g-1,cm3 g-1 K-1解：体系有关状态点如图所示所要计算的点与已知的饱和点是在同一条等温线上，由 cm3 g-1 K-1得又 cm3 g-1得当P=2.5MPa时，S=1.305 Jg-1 K-1；H= 420.83J g-1；当P=20MPa时，S= 1.291Jg-1 K-1；H=433.86J g-1。4 在一0.3m3的刚性容器中贮有1.554106Pa的饱和水蒸汽，欲使其中25%的蒸汽冷凝，问应该移出多少热量? 最终的压力多大?六、证明题1 证明3、证明（）T JCp，并说明Jig04 证明状态方程表达的流体的（a）CP与压力无关；(b)在一个等焓变化过程中，温度是随压力的下降而上升。证明：（a）由式3-30,并代入状态方程，即得，所以CP与压力无关。(b)由式3-85得，所以在一个等焓变化过程中，温度是随压力的下降而上升。第四章四、计算题1. 298.15K， 若干NaCl(B)溶解于1kg水(A)中形成的溶液的总体积的关系为 (cm3)。求=0.5mol时，水和NaCl的偏摩尔。解：当mol时，18.62cm3 mol-1且，1010.35cm3由于，mol所以，3 常压下的三元气体混合物的，求等摩尔混合物的。解：同样得组分逸度分别是同样得4 三元混合物的各组分摩尔分数分别0.25，0.3和0.45，在6.585MPa和348K下的各组分的逸度系数分别是0.72，0.65和0.91，求混合物的逸度。解：6 已知环己烷（1）苯（2）体系在40时的超额吉氏函数是和kPa，求（a）；（b）；(c)解：（a）由于是的偏摩尔性质，由偏摩尔性质的定义知同样得到（b）同样得同理由（c）的计算结果可得(c)由 得到7 已知苯（1）环己烷（2）液体混合物在303K和101.3kPa下的摩尔体积是（cm3 mol-1）,试求此条件下的（a）；(b)；(c)（不对称归一化）解：（a）(b)由混合过程性质变化的定义，得（c）由对称归一化超额性质的定义知由不对称归一化的定义知所以第五章3 在常压和25时，测得的异丙醇(1)-苯(2)溶液的汽相分压（异丙醇的）是1720Pa。已知25时异丙醇和苯的饱和蒸汽压分别是5866和13252Pa。(a)求液相异丙醇的活度系数（对称归一化）；(b)求该溶液的。解：由得同样有：4 苯(1)-甲苯(2)可以作为理想体系。(a)求90时，与x1=0.3 的液相成平衡的汽相组成和泡点压力；(b) 90和101.325kPa时的平衡汽、液相组成多少? (c)对于x1=0.55和y1=0.75的平衡体系的温度和压力各是多少? (d)y1=0.3的混合物气体在101.325KPa下被冷却到100时，混合物的冷凝率多少?解：查出Antoine方程常数物质ABC苯(1)6.94192769.42-53.26甲苯(2)7.05803076.65-54.65，由Antoine方程得（a）同样得由理想体系的汽液平衡关系得(b) 由(c)由得即所以（d），由Antoine方程得设最初混合物汽相有10mol，即苯3mol，甲苯7mol。冷凝后汽、液相分别为(10-a)和amol，则：冷凝率：第六章三、计算题1. 求算在流动过程中温度为540，压力为5.0MPa的1kmol氮气所能给出的理想功为多少？取环境温度为15，环境压力0.1MPa。氮气的摩尔定压热容Cp=17.86+4.2710-3T kJkmol-1K-1。2. 某厂有一输送90热水的管道，由于保温不良，到使用单位时，水温已降至70，试求水温降低过程的热损失与损失功。设大气温度为25。解：管道中压力没有变化，且压力对焓、熵的影响可忽略，故采用饱和水的数据计算。3.有一逆流式换热器，利用废气加热空气。空气从0.1MPa、20的状态被加热到125，空气的流量为1.5kgs-1。而废气从0.13 MPa、250的状态冷却到95。空气的比定压热容为1.04kJkg-1K-1，废气的比定压热容为0.84kJkg-1K-1，比定容热容为0.63kJkg-1K-1。假定空气与废气通过换热器的压力与动能变化可忽略不计，而且换热器与环境无热量交换，环境状态为0.1MPa、20。试求：（1）换热器中不可逆传热的有效能损失D?（2）换热器的有效能效率？解：8. 有一单级压缩机压缩丙烷，吸入压力为0.3 MPa，排出压力2.8 MPa，进压缩机温度为20，处理量为20kmolh-1。如果压缩机在绝热可逆下操作，问所需功率为多少？已知丙烷的摩尔定压热容为Cp=5.4+0.02T(kJkmol-1K-1) T=914.48K9. 一朗肯循环蒸气动力装置的锅炉供应2.45 MPa（绝压）、430的过热蒸气给透平机，其流量为25200kgh-1。乏汽在0.0135 MPa压力下排至冷凝器。冷却水温21。假定透平是绝热可逆的，冷却器出口是饱和液体，循环水泵将冷凝液打回锅炉的过程也是绝热可逆过程。求：（1）透平所做的功；（2）